Брикетные пьезорезисторы

ДатчикиОсновные свойства. Брикетные ПР (рис. 4.6) содержат две металлические обкладки 1, между которыми установлен брикетный ЧЭ 2, оболочку 3 и выводные провода 4. ЧЭ представляет собой брикет из механической смеси ЭП зерен со связующим. Для получения ПР с удовлетворительными метрологическими характеристиками необходимо, чтобы связующее не вступало в химическое взаимодействие с ЭП зернами, обеспечивало контакт между ними и обладало упругими свойствами. Этим требованиям удовлетворяют, в частности, резина, эбонит и различные смолы.

Брикетные пьезорезисторы

40 80 Г, Н

ЭП резина представляет собой смесь зерен графита с каучуком. Для получения резин высокой электропроводности наиболее приемлемо использование различных типов структурирующих саж, которые при хорошем совмещении с каучуком придают резинам кроме электропроводности ряд ценных механических свойств. Получение ЭП резин возможно также введением в каучуковую массу мелкодисперсного алюминия. ЭП резина получена методом вальцевания, дозировка — на 100 массовых частей каучука 100 частей порошкового графита, вулканизация производится при 165° С в течение 15 мин. По форме нагрузочная характеристика брикетного ПР аналогична характеристике ПР из ЭПБ.

Рис. 4.7. Нагрузочная характеристика пьезорезистора из электропроводной резины

 

Проводимость ЭП композиций при слабом электрическом поле объясняется изменением при сжатии числа контактов между ЭП частицами или их цепочками (омический механизм проводимости). Под влиянием сильного электрического поля процесс проводимости может быть обусловлен также эмиссией носителей из ЭП частиц в изолирующие прослойки (неомический механизм проводимости). Поэтому измерительные цпч с брикетными ПР питают от источников с низким напряжением.

Температурная зависимость сопротивления брикетных ПР обусловлена, главным образом, контактными явлениями в поверхностных слоях отдельных зерен, в частности температурным расширением зерен и увеличением усилия их сжатия. Об этом свидетельструет сходство температурной характеристики терморезисторов (термисторов), представляющих собой сложную композицию из оксидных зернистых материалов, с нагрузочной характеристикой брикетных ПР как по форме, так и по величине приращения сопротивления.

См. также:  Влияние температуры

Механизм действия нелинейных полупроводниковых резисторов (варисторов), например, на основе карбида кремния также связан с явлениями на контактах или на поверхности кристаллов, а не с изменением проводимости самого тела кристалла.

Примеры исполнения. В зависимости от жесткости связующего различают эластичные брикетные ПР, например, из ЭП резины и твердотельные— из ЭП эбонита и ЭП смол. При сжатии эластичных ПР происходит не только продольная, но и поперечная деформаичя ЧЭ. В случае монтажа обкладок внутри ЧЭ э*ч) приводит к их деформации. С целью исключения влияния сдвига материала ЧЭ 1 (рис. 4.8) на обкладки 2 их выполняют в виде гофрированных сеток, а для уменьшения поперечной деформации ЧЭ и создания условий для их объемного сжатия ЧЭ выполняют в виде кольца и размещают в кольцевой проточке, а силопередающий элемент снабжают кольцевым выступом. Улучшение упругих свойств эластичных брикетных ПР, например, из ЭП резины и уменьшение гистерезиса достигают установкой внутри ЧЭ 1 (рис. 4.9) до вулканизации стальной цилиндрической пружины 2, покрытой теплостойким лаком (3—обкладки).

У твердотельных брикетных ПР, получаемых, например, прессованием при 400—500 МПа и отжигом при 1200° С тщательно перемешанной смеси кокса (15%), графита (5%) и каолина (80%), наблюдается падение чувствительности с ростом нагрузки. Для линеаризации нагрузочной характеристики ПР торцы ЧЭ выполняют в виде правильного конуса с углом между основанием и образующей, равным 1,2—1,7° (рис. 4.10). Это позволяет при возрастании нагрузки увеличить площадь соприкосновения ЧЭ 1 с обкладками 2 за счет деформации конуса. Такие датчики используют, например, для измерений динамических нагрузок, для чего ЧЭ выполняют в виде шайбы.

При использовании ЭП эпоксидных смол для построения ПР обкладки 1 (рис. 4.11) приклеивают этой же смолой к ЧЭ 2. Это повышает компактность и надежность твердотельных ПР.

См. также:  Нитевые пьезорезисторы

Брикетные пьезорезисторы